Реферати українською » Химия » Класифікація вибухів по щільності речовини, за типами хімічних реакцій


Реферат Класифікація вибухів по щільності речовини, за типами хімічних реакцій

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Казанський міжвузівський інженерний центр

"НОВІ ТЕХНОЛОГІЇ"

>ГОУВПОКГТУ

Контрольна робота.

Теорія горіння й організації вибуху

На тему:

"Класифікація вибухів за щільністю речовини, за типами хімічних реакцій. "

Казань 2011 р.


>Оглавление

Запровадження

Вибухи

Класифікація вибухів за щільністю речовини дві основні типу

Класифікація за типами хімічних реакцій

Список використовуваної літератури


Запровадження

>Горение - з хлопчика назавжди який вражає наша уява феномен природи - безсумнівно одне з найважливіших природі і людської практики фізико-хімічних процесів. Грецький міф про Прометея,похитившем вогонь у богів іотдавшем його людям, культ вогню за іншими древніхмифологиях - своєрідна" поетична данина ролі вогню у виникненні цивілізації.

Наукове дослідження горіння почалося XVIII в, маєте зі стрімкий розпиванням хімії.Па початковому етапі горіння визначалося як з'єднання з киснем горючих речовин (п першу чергу містять водень і вуглець). Узагальнюючи цю думку, хіміки формулюють тоді відоме висловлювання: "Життя - це повільне горіння"; це висловлювання залишається перших вражень і понині, оскільки з'єднання з киснем накопиченого рослинами пального є джерелом енергії чоловіки й взагалі живих істот.

З'ясування хімічної сутності горіння у цьому етапі розвитку павуки підготувало базу для розвитку енергетики, і термодинаміки, оскільки горіння -сонорной постачальник газів високої температури і, Наприкінці ХІХ ст. інтенсивно займаються важливі дослідженніхимико-термодинамических рівноваг та систему М3а>О--СО-СО,-С-О,, визначальних у першому наближенні температуру, що досягається при горінні вуглеводневихтоплен, і склад продуктів горіння газон, твердих і рідких, речовин.

Етап вивчення горіння і вибухів, що наприкінці ХІХ ст. і триває до нашого часу, був із появою двигунів внутрішнього згоряння, розвитком внутрішньої балістики артилерійських знаряддя і вибухової справи, а останні десятиліття - із широкою впровадженням у техніку реактивних двигунів. Це значною мірою стимулювало швидке розвиток науки про горінні.

На етапі досліджень процесу горіння зв центрі увазі стоїть питання швидкості хімічного перетворення. Сьогодні горінням і вибухом ми називаємо швидке перебіг реакції в речовині, що у вихідному стані інертно. У цьому вирішальним виявляється виділення тепла і/або активних центрів при самої реакції. У сучасномупоминании з поняттями горінні, вибуху, полум'я, детонації тощо, буд. пов'язується характер перебігу реакції, а чи не їв хімічне зміст: говоримо, наприклад, про полум'я розкладанняозоне 203 - * 30і, хоча у цієї реакції виділяється, а чи не споживається кисень. Зрозуміло > повністю навчити характер проникання реакціїмолкни, лише знаючи її елементарні акти, механізм та кінетику хімічного перетворення. Розвиток теорії горіння виявилося, в такий спосіб, тісно пов'язаним - і логічно і історично - з академіка М.М. Семенова та її школи. Заснований М. М, Семеновим Інститут хімічної, фізики АН СРСР зберігає провідне ситуацію і сьогодні, коли збільшилася кількість і розширилася географія установ, працюючих в області горіння і вибухів. Зазначимо імена пішли з життя чудових учених. На стику хімічної кінетики та про горінні плідно працювали В.В.Воеводский, А.В.Загулин, А.А. Ковальський, У. М, Кондратьєв.

Поруч із радянської школою хімічної кінетики виникла радянська школа сучасної науки про горінні,

Розвиток теорії горіння призвело до формування деяких специфічних,асимптотических за своєю природою понять і математичних методів. Річ у тім, що з теорії горіння типова дуже сильна залежність швидкості хімічної реакції від температури. Якщо підходитимемо справи із погляду чисельного рішення які утворюються рівнянь, це наштовхується на труднощі. Але це ж обставина обумовлює плідністьасимптотических підходів. Саме основне поняття теоретично горіння - поняття полум'я, поширюваного із постійною швидкістю, яка та умовами підпалювання і обумовленою лише властивостями і станом займистою суміші, - є продуктасимптотического підходу.

Сильна залежність швидкості хімічної реакції від температури обумовлює також специфічне для теорії горіння різке відмінність режимів перебігу реакції: існування запалення, різноманітних критичних умов зміни режимів, котрим характерна сильна, в межіскачкообразная залежність режиму від параметрів завдання.

Саме цеасимптотические поняття і мають значення, далеко що виходить межі теорії горіння. Свідченням цього є, наприклад, проблеми механіки полімерів, руйнації матеріалів, поширення імпульсів по нервовим тканинам; у тих та у багатьох інші проблеми з великим ефектом використовувалися методи теорії горіння.

Цікаві постановки завдань виникають придиффузионном горінні, коли реагують речовини спочатку просторово розділені. І тут вважатимуться у першому наближенні, що швидкість хімічної реакції нескінченна, проте до кількостісгорающего речовини й у кількості тепла,виделяющегося в одиницю часу, виходять кінцеві висловлювання. За зменшення швидкості реакції товщина зони зростає, але тільки до певної межі, котрого супроводжує зрив, погасання полум'я - одне із типових прикладів критичних умов у теорії горіння.

Як приклад парадоксальною ситуації, з якою найчастіше доводиться зіштовхуватися теоретично горіння, згадаємо питання гідродинамічної нестійкості плоского фронту полум'я. Прямий аналіз показує, що тонкий плаский фронт полум'я абсолютно хисткий до просторовимискривлениям, який би довжини хвилі вони небилиці. Цей видатний результат належить чудовому радянському фізику-теоретику Л.Д. Ландау (незалежно та практично він отримано також французьким ученим Дарьє (З.Вагпеив)). І, тим цікавіше було з'ясування фізико-хімічних і гідродинамічних чинників, які забезпечують стійкість полум'я, яка в експериментах.

Теорія горіння, як частину математичної фізики, включає й використовує досягнення багатьох родинних наук - теорії тепло - і масообміну,газодинамики реагують потоків, хімічної кінетики, турбулентного руху газу та ін. Добираючи матеріал для книжки, запропонованої увазі читача, автори прагнули включити у ній питання, найповніше що характеризують специфіку теорії горіння і з позиції нові цікаві фізико-хімічних і гідродинамічних ефектів, це у з погляду розроблених теоретично нових математичних методів, які можна корисні читачеві під час вирішення різноманітних завдань, навіть дуже далекі від теорії горіння. На ці методи, ми хотіли звернути увагу читача, і назву книжки підкреслює цю її особливість: до "теорії горіння" додано визначення "математична". Підкреслимо вкотре, що його математичний факт теорії горіння полягає у наступному: вихідні диференціальні рівняння молекулярних і макроскопічних процесів та хімічної кінетики мають безперервні рішення, безперервним чином залежать від параметрів, початкових і граничних умов. Але у виділенніасимптотик виникає стрибкуватість рішень, їх критичність до малому зміни параметрів, тобто. характер рішення різко змінюється.


Вибухи

Вибухи найчастіше трапляються напожаро- і вибухонебезпечних об'єктах, де виникатимуть умови для освітигазо-паровоздушних сумішей,пилевоздушних сумішей, де у багато застосовуютьсяуглеводородние гази (метан,етан, пропан). Можливі вибухи казанів у котельних, газової апаратури, продукції і на напівфабрикатів хімічних заводів, парів бензину, і інших компонентів, борошна на млинах, пилу на елеваторах, цукрової пудри на цукроварнях, деревної пилу на деревообробних підприємствах.

Може бути вибухи в житлових приміщеннях, коли забувають вимкнути газ. Вибухи відбуваються на газопроводах при поганому контролю над станом і недотриманні вимог техніки безпеки за її експлуатації. До негативних наслідків наводять вибухирудничного газу шахтах.

 

Класифікація вибухів за щільністю речовини дві основні типу

Існують дві основні типу вибуху:

1) вибух конденсованого ВР

2) об'ємний вибух.

1) ВИБУХИКОНДЕНСИРОВАННЫХ ВР

Вибухи цього викликаються усіма твердими ВР і щодо незначним числом рідких ВР, включаючи нітрогліцерин. Такі ВР зазвичай мають щільність, що лежить буде в діапазоні 1,5 - 1,80г/см3 (>т.е.1500 - 1800кг/м). Проте первинні ВР, містять свинець чи ртуть, мають трохи великі щільності.

До фізичним вибухів слід назвати також явище так званої фізичної (чи термічної) детонації. Це виникає при змішанні гарячою та холодною рідин, коли температура а такою значно перевищує температуру кипіння інший (наприклад, при виливанні розплавленого металу у воду). У що виниклапарожидкостной суміші випаровування може протікати вибуховим чином внаслідок та розвитку процесів тонкої фрагментації крапель розплаву, швидкого тепловідведення від нього і перегріву холодної рідини. Фізична детонація супроводжується виникненням ударної хвилі з надмірною тиском в рідкої фазі, сягаючим деяких випадках тисяч атмосфер. Зазначене явище дає підстави значним аваріям в ядерні реактори і промислових підприємствах металургійної, хімічної промисловості та паперову промисловість.

2)ОБЪЕМНЫЕ ВИБУХИ

Об'ємний вибух в розрідженій середовищі виникає від сумішей повітря та деякіокисляющихся речовин, у вигляді пилу, аерозолі чи пара. Такі суміші мають щільність, ледьотличимую від щільності повітря. Об'ємні вибухи в розрідженій середовищі можна розділити на два класу: обмежені і необмежені.

Усі вибухи, окрім однієї - пилового, докладно описаного нижче, були обмеженими. У вашій книзі [>Bartnecht, 1979] наводиться фотографія необмеженого вибуху 4 кг пігменту, розсіяного повітря, проте у ній не обговорюються необмежені пилові вибухи. Не виключено через брак протилежних даних, такі вибухи немає поширення.

Відомо мало даних (за однією істотною винятком) про серйозних вибухи, що заерозолями, хоча порівняно невеликі аерозольні вибухи трапляються непогані рідко в системах стиснутого повітря, де аерозоль є туман з олійних крапельок. Згадане виняток - це аварія 20 січня 1968 р. вПернисе (Нідерланди), де, відповідно до [>Pernis, 1968], сильний вибух при очищенні олії стався після запалювання хмари пари, що містить близько 50 т вуглеводнів.

вибух реакція хімічна щільність

Газові чи парові вибухи може бути як обмеженими (більшість їх), і необмеженими, коли кількістьгаза/пара сягає по крайнього заходу 3 т.

 

Класифікація за типами хімічних реакцій

1)РЕАКЦИИРАЗЛОЖЕНИЯ

Найпростіший випадок вибуху - це процес розкладання, що дає газоподібні продукти. Одне з прикладів - пероксид водню, який розкладається зі значною теплотою реакції, даючи водяну пару і кисень:

>2Н2О2Н2О + О2 - 23,44ккал/моль

Як побутової продуктпироксид водню продають вигляді 3% ->ного водного розчину і становить незначну небезпека. Інакше справа зпироксидом водню "високої проби", концентрація якої становить 90% чи більше. РозпадН2О2 високої проби пришвидшується поруч речовин, що використовують у ролі реактивного палива чи газової турбіни для накачування палива до головним двигунам. Другий приклад - цеазид свинцю, який легко розкладається при терті чи ударі:

>PbN6Pb +3N2 - 115,5ккал/моль

>Азид свинцю - це первинне ВР, чи детонатор. Переважна більшість ВР після детонації дає різні продукти. Наприклад, ТНТ високої густини (1,59г/см3) при детонації дає, відповідно до [>Cook. 1966], продукти реакції розкладання, вказаних утабл.10.2. Слід зазначити, що ТНТ є речовиною


>ТАБЛИЦА 10.2. Продукти розкладання ТНТ

Продукт >CO CO2 H2O >N2 >NH3 >CH3OH HCN З
Кількістьмоль/кг 0,6 10,0 0,8 6,0 0,4 4,7 1 14,9

З "дефіцитом кисню", і тому однією з основних продуктів її розпаду є вуглець. При вибухи ТНТ утворюється, в такий спосіб, дуже багато диму. Більшістьбризантних ВР (крім нітрогліцерину) - речовини дефіцит кисню, тобто. у тому молекулах недостатньо атомів кисню, щоб утворився 1 міль СО2 за кожен атом вуглецю, присутній у молекулі, і одну мільН2О на щодва атома водню. Ряд промислово важливих речовин, неклассифицируемих як ВР, поводиться аналогічно. Вони перераховані в [>ECD. 1982]; у часто є органічнимипероксидами.

За підсумками законівтермохимии можна виявити, буде чи ні дане з'єднання здатним до вибуху. Відповідно до [>Stull. 1977], тоді як даної реакції суматеплот освіти продуктів має як низька значення, ніж теплота освіти вихідного сполуки, тоді це хімічна речовина потенційно вибухонебезпечним.

Отже, для реакції

А У + З + D

Мабуть

Деf - теплота освіти. *f має позитивне значення для сполук, які поглинають тепло у процесі утворення (ендотермічна реакція), і навпаки, негативного значення для сполук, які виділяють тепло у процесі утворення (>екзотермическая реакція). Наприклад:

Для складових частин у їх звичайному молекулярному стані, наприклад О2,N2,Н2 (але зО3),f вважається рівної нулю.

Слід пам'ятати, що "застосуваннятермохимии може лише зазначити можливість вибухового процесу, тоді як швидкість реакції визначає потужність, тобто. силу ефекту. Реакція між воском свічі та киснем - це реакціявисокоекзотермическая, але не призводить до вибуху.

2)ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕРЕАКЦИИ

>Окислительно-восстановительние реакції, у яких повітря чи кисень реагує звосстановителем, дуже звичні і вони становлять основу всіх реакцій горіння. Там, коливосстановитель єнедиспергированним твердим речовиною чи рідиною, реакції горіння протікають недостатньо швидко, щоб стати вибуховими. Якщо, проте, тверду речовину дрібно роздроблено чи рідина перебуває у вигляді крапельок, то може бути швидке зростання тиску. То взагалі кажучи, можуть призвести за умов замкнутого обсягу до зростання надлишкового тиску до 8 бар.

3)РЕАКЦИИПОЛИМЕРИЗАЦИИ,ИЗОМЕРИЗАЦИИ ІКОНДЕНСАЦИИ

Деякі речовини можутьполимеризоваться більш-менш спонтанно, та звичайні реакції полімеризації будутьекзотермическими. Якщо мономер - летючий, як і це часто буває, досягається стадія, коли він може відбутися небезпечне підвищення тиску. Іноді полімеризація може протікати лише за підвищених температурах, але декому речовин, як-отетиленоксид, полімеризація може початися вже при кімнатної температурі, особливо коли вихідні сполуки забруднюються речовинами, які прискорюють полімеризацію.Этиленоксид може такожизомеризоваться в ацетальдегідекзотермическим шляхом:

Ця реакція, і навіть реакція розкладанняацетальдегида із заснуванням двох молей постійних газів обговорюються у роботі:

Реакції конденсації дуже поширені. Вони особливо широко застосовують у виробництві фарб, лаків і смол, де є основою процесів в реакторах безперервного дії ззмеевиками для нагріву чи охолодження. Зареєстровано чимало прикладів неконтрольованих реакцій, обумовлених тим, що швидкість перенесення тепла в посудинах є лінійної функцією різниці температур між реакційної масою і охолоджувачем, тоді як швидкість реакції - цеекспоненциальная функція температури реагенту. Проте тому, що швидкість виділення тепла, будучи функцією концентрації реагентів, під час перебігу реакції зменшується, небажаний ефект до певної міри компенсується.

4)РЕАКЦИИСМЕСЕЙ

Найнаочніший приклад суміші, яка реагує з вибухом, - це суміш, відома спочатку під назвою "чорний порох", а пізніше - "димний порох".

Типовий склад рушничного пороху такий:

>Компонент Зміст, в %

>Нитрат калію (селітра)

>Древесний вугілля

Сірка

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Свежая информация виниры на нашем сайте.

Навігація